DE2749067A1 - Static testing device for screw combined with nut - has screw attached to dynamometer and also attached to adjustable spindle - Google Patents

Abstract

The device comprises a housing (8) an adjustable spindle (12) held in the housing bottom plate (11), a cage (6') connected to the spindle, with an axial bearing (13) in its top side and a dynamometer (3) connected with the axial bearing (13) and with an axial bearing (7b) in the upper cage (6). A nut (5) is non-rotatably mounted in the top part of the cage (6), and an insert (4) is non-rotatably mounted in the housing top (9), and provided with a hole for the shank of the screw of be tested.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung einer in eine Mutter eingeschraubten Schraube oder eines Gewindebolzens, dessen oberer Abschluß auch durch eine Mutter gewährleistet sein kann.The invention relates to a device for testing a Nut screwed-in screw or a threaded bolt, the top of which can also be guaranteed by a mother.

Die Schraubenprüfung wird im allgemeinen unter zwei Gesichtspunkten durchgeführt, nämlich wahlweise bei statischer oder dynamischer Beanspruchung.Bolt testing is generally done from two perspectives carried out, namely optionally with static or dynamic loading.

Die Prüfung unter statischer Beanspruchung erfolgt üblicherweise mit einfachen und preisgünstigen Geräten, bei denen die Vorspannung der in eine stationäre Mutter eingeschraubten Schraube mit hydraulisch arbeitenden Kraftlessdosen bestimmt wird. Hierbei werden auf Erfahrungen beruhende, mittlere Werte für den Gesamtreibwert zugrundegelegt, wobei jcdoch Gewinde- und Kopfreibung nicht getrennt berücksichtigt oder gemessen werden können. Die Meßungenauigkeit solcher Geräte beträgt ca. + 2 tO.The test under static load is usually carried out with simple and inexpensive devices in which the bias of the in a stationary Nut screwed in screw determined with hydraulically working power load cells will. Average values based on experience are used for the total coefficient of friction is used as a basis, although thread and head friction are not considered separately or can be measured. The measurement inaccuracy of such devices is approx. + 2 tO.

Für genauere Aussagen sind jedoch präziser arbeitende Geräte erforderlich; zu diesem Zweck werden die Meßköpfe üblicherweise mit Dehnungsmeßstreifen bestückt, wobei Verstärkung und Anzeige des bestimmten Wertes elektrisch erfolgen. Hierbei läßt sich zwar auch das Kopfreibungsmoment direkt anzeigen, die Prüfschrauben müssen jedoch solange im Gerät bleiben, bis die unter Umständen mehrere Stunden dauernde Polymerisation der Klebesicherungen abgeschlossen ist und eine Demontage erfolgen kann. Die Gewindereibung läßt sich errechnen. Obwohl solche Geräte ungefähr das Vierfache des einfachen, oben erwähnten und mit hydraulisch arbeitenden Kraftmeßdosen ausgerüsteten Prüfstandes kosten, beträgt ihre Meßungenauigkeit immer noch ca. + 1 t.For more precise statements, however, more precisely working devices are required; for this purpose the measuring heads are usually equipped with strain gauges, with amplification and display of the specific value taking place electrically. Here Although the head friction torque can also be displayed directly, the test screws must however, remain in the device until it can take several hours Polymerization of the adhesive securing is complete and dismantling takes place can. The thread friction can be calculated. Although such devices are roughly that Four times the simple, above-mentioned and hydraulically operating load cells cost of the equipped test stand, their measurement inaccuracy is still approx. + 1 t.

Nur der Vollständigkeit halber soll noch die Prüfung bei dynamischer Beanspruchung erwähnt werden. Solche sogenannten "Rüttelprüfstände " enthalten im Prinzip ebenfalls mit Dehnunasmcßstrcifen bestückte Vorslzannullgsmeßköc. Glcichzeitig werden Rüttelbewegungen erzeugt, so daß die Vorspannung bei dynamischer Beanspruchung gemessen werden kann.For the sake of completeness, the check for dynamic Stress must be mentioned. Such so-called "vibration test stands " in principle also contain presetting zero gauges equipped with expansion gauges. At the same time, shaking movements are generated, so that the preload is more dynamic Stress can be measured.

Die Verwendung des bei der Schraubenmontane und auch bei der Schraubenprüfung zugrundegelegten Gesamtreibwertes ges setzt voraus, daß der Gewindereibwert pgew der oft fälschlich auch als S bezeichnet wird, gleich dem Kopfreibwert pK ist, denn nur dann gilt u ges = p = (siehe auch das Beiblatt 1).The use of the in screw assembly and also in screw testing The underlying total coefficient of friction ges presupposes that the thread friction coefficient pgew which is often incorrectly referred to as S, is equal to the head friction coefficient pK, because only then is u tot = p = (see also supplement 1).

Diese Grundvoraussetzung der Schraubenmontage und der Schraubenprüfung trifft jedoch erfahrungsgemäß nicht immer zu.This basic requirement of screw assembly and screw testing however, experience has shown that this does not always apply.

Starke Abweichungen ergeben sich beispielseise dann, wenn das Gewinde mit einer "Klebesicherung" versehen wird. Diese Klebesicherung kann entweder durch Füllung des Gewindespaltes bei der blontage mit einem flüssigen, polymerisierenden Klebstoff oder durch vorherige Beschichtung des Gewindes mit mikroverkapselten Klebstoff/Binder-Mischungen erfolgen, wobei die Kapseln bei der Montage aufgebrochen werden, so daß die Komponenten miteinander reagieren und auspolymerisieren können.Strong deviations arise, for example, when the thread is provided with an "adhesive fuse". This adhesive security can either through Filling the thread gap during blontage with a liquid, polymerizing agent Adhesive or by previously coating the thread with microencapsulated adhesive / binder mixtures take place, the capsules are broken open during assembly, so that the components can react with each other and polymerize.

Solche Klebesicherungen erhalten in allen Industriezweigen eine immer stärkere Bedeutung.Adhesive securing of this kind is always given in all branches of industry greater importance.

Insbesondere bei Verwendung von Klebesicherungen wird inzwischen die Notwendigkeit einer getrennten Berücksichtigung und damit auch Messung von Kopf- und Gewindereibung anerkannt.In the meantime, the Necessity of separate consideration and thus also measurement of head and thread friction recognized.

Dies ist jedoch mit den herkömmlichen Schraubenprüfgeräten nicht möglich, bei denen entweder überhaupt keine Reibwertmessungen oder nur sehr aufwendige Messungen der Kopfreibnomente möglich waren.However, this is not possible with the conventional screw testing devices, in which either no coefficient of friction measurements at all or only very complex measurements head friction moments were possible.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur statischen Prüfung einer Schraube oder eines Gewindebolzens der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.The invention is therefore based on the object of a device to the static test of a screw or a threaded bolt of the specified type to create in which the above-mentioned disadvantages do not occur.

Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die trotz eines konstruktiv einfachen Aufbaus die Bestimmung der Reibwerte mit hoher Genauigkeit ermöglicht. In particular, a device is to be proposed that despite a structurally simple structure, the determination of the coefficient of friction with high accuracy enables.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Messung der Vorspannung eine Vorrichtung verwendet wird, die gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, eine in der Bodenplatte des Gehäuses gelagerte Verstellspindel, einen mit der Verstellspindel verbundenen Käfig, der im oberen Teil ein Axiallager aufweist, eine Kraftmeßvorrichtung, die mit dem Axiallager und dem im oberen Käfig angeordneten Axiallager verbunden ist, eine im oberen Teil des Käfigs verdrehsicher fixierte Mutter und einen in der oberen Stirnfläche des Gehäuses verdrehsicher angeordneten Einsatz, der mit einer Bohrung für die Durchführung des Schaftes der zu prüfenden Schraube versehen ist.This is achieved according to the invention in that for measuring the bias a device is used which is characterized by a housing, a Adjusting spindle mounted in the base plate of the housing, one with the adjusting spindle connected cage, which has a thrust bearing in the upper part, a force measuring device, which are connected to the thrust bearing and the thrust bearing arranged in the upper cage is, one in the upper part of the cage fixed against rotation and one in the Upper end face of the housing rotatably arranged insert with a Bore is provided for the implementation of the shaft of the screw to be tested.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt z.B. in der Möglichkeit, bekannte Kraftmeßvorrichtungen einzusetzen, da mit solchen Geräten Kräfte mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können. Es sind z.B. übliche Zug- und/oder Druckkraftmeßvorrichtungen für den Einsatz in die erfindungsgesße Vorrichtung geeignet. Es werden bevorzugt Ringkraftmesser, Dehn- und Stauchelemente mit Dehnungsmeßstreifen oder mechanischer oder optischer Dehnungsmessung, hydraulische oder elektrische Kraftmeßdosen verwendet. Die im Handel erhältlichen Ringkraftmesser weisen üblicherweise eine Meßunsicherheit, bezogen auf den Endwert, von '- + 0,2 X auf. Trotz dieser extrem hohen Genauigkeit der Kraftmessung sind solche Kraftmeßvorrichtungen relativ preisgünstig, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit relativ geringen Kosten gefertigt werden kann.The advantage of the device according to the invention lies, for example, in the possibility of use known force measuring devices, since with such devices forces with high Accuracy can be determined. There are, for example, conventional tensile and / or compressive force measuring devices suitable for use in the device according to the invention. It is preferred Ring dynamometers, expansion and compression elements with strain gauges or mechanical ones or optical strain measurement, hydraulic or electrical load cells are used. The commercially available ring dynamometers usually have a measurement uncertainty, based on the final value, from '- + 0.2 X on. Despite this extremely high level of accuracy the force measurement such force measuring devices are relatively inexpensive, so that the device according to the invention can be manufactured at relatively low cost.

Zweckmäßigerweise ist die für Llartungs- und Reparaturarbeiten sowie zur Anderung des Meßbereiches auswechselbare und in Längsrichtung der Schraube verdrehsicher verschiebbare Kraftmeßvorrichtung zwischen der Stirnfläche der Schraube, also dem Schaftende der Schraube, und einem Widerlager angeordnet, welches die von der Schraube auf den Kraftmesser ausgeübten Kräfte aufnehmen kann.It is useful for maintenance and repair work as well to change the measuring range exchangeable and twist-proof in the longitudinal direction of the screw displaceable force measuring device between the end face of the screw, so the Shank end of the screw, and an abutment which is arranged by the screw can absorb forces exerted on the dynamometer.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl für die Auflagescheibe für den Schraubenkopf als auch für die Mutter fixierbare Axiallager vorgesehen, die auf noch zu erläuternde Weise angeordnet sind, so daß wahlweise entweder der Gesamtreibwert zuges (siehe Beiblatt 1) oder der Gewindereibwert pGew (siehe Beiblatt 2) oder der Kopfreibwert pK (siehe Beiblatt 3) ohne große apparative Umstellungen bestimmt werden können.According to a preferred embodiment, both for the support disc Axial bearings that can be fixed for the screw head as well as for the nut are provided, which are arranged in a manner to be explained, so that either the Total coefficient of friction added (see supplement 1) or the thread friction value pGew (see supplement 2) or the head friction coefficient pK (see supplement 3) without major changes in equipment can be determined.

Dabei wird die jeweils erreichte VorsDannung FV jeweils durch den Kraftmesser festgestellt und a-gezeigt, während gleichzeitig das aufgebrachte Drehmoment bestimmt wird. Aus der Vorspannung und dem Drehmoment können abrand der bekannten Werte der Schraube dann die einzelnen Reibwerte rechnerisch ermittelt werden.The preload FV achieved in each case is determined by the Force gauge detected and a-shown while simultaneously showing the applied torque is determined. From the preload and the torque, the known Values of the screw then the individual coefficients of friction are calculated.

Zweckmäßigerweise ist ein herausnehmbarer "Prüfeinsatz" vorgesehen, der in einen Montagetisch des Gerätes verdrehsicher eingesetzt werden kann. Diese Einsätze enthalten vorzugsweise die Auflagescheibe sowie das Axiallager für den Schraubenkopf. Durch Verwendung mehrerer Einsätze können gleichzeitig mehrere Schrauben auf die Prüfung vorbereitet werden, wie es insbesondere bei Verwendung von Klebesicherungen zxieckmäßig ist, da sich hierdurch eine Zeiteinsparung erreichen läßt.A removable "test insert" is expediently provided, which can be inserted in a non-rotating assembly table of the device. These Inserts preferably contain the support washer and the thrust bearing for the Screw head. By using several inserts you can use several screws at the same time Be prepared for the test, especially when using adhesive backings is zxieck-like, since a time saving can be achieved in this way.

Durch geeignete Zusammenschaltung und Bewegung der einzelnen Teile lassen sich schließlich auch noch andere Parameter der Schraube bestimmen sowie auch eine Eichung von Drehmomentmessern durchführen, wie im folgenden erläutert werden soll.Through suitable interconnection and movement of the individual parts Finally, other parameters of the screw as well as calibrating torque meters, as follows should be explained.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.Preferred embodiments of the device according to the invention are compiled in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Schnitt durch die gesamte Vorrichtung zur Prüfung von Schrauben zeigt.The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments Referring to the accompanying schematic drawing explained in more detail, the only one Figure shows a section through the entire device for testing screws.

In einem formstarren, zylindrischen Gehäuse 8, das mit Sicht-und Bedienungsöffnungen 10 versehen ist, befindet sich als zentrales Meß- und Anzeigeelement z.B. eine handelsübliche Kraftmeßvorrichtung. Ein solches einstrument hat üblicher weise die Form eines geschlossenen, vollkommen symmetrischen Rings. Sein Meßprinzip beruht auf der elastischen Verformung des Rings unter der Einwirkung der zu ermittelnden Druck- oder Zugkraft. Diese Verformung, die als Durchmesseränderung des Rings festgestellt werden kann, ist ein Maß für die Größe der einwirkenden Kraft, wobei die Durchmesseränderung von ull bis Vollast im allgemeinen in der Größenordnung von 1 mm liegt.In a rigid, cylindrical housing 8 with viewing and operating openings 10 is provided, there is e.g. a commercially available one as the central measuring and display element Force measuring device. Such a single instrument usually has the shape of a closed, perfectly symmetrical ring. Its measuring principle is based on elastic deformation of the ring under the action of the compressive or tensile force to be determined. This deformation, which can be determined as the change in diameter of the ring is a measure of the size of the acting force, the change in diameter from zero to full load is generally on the order of 1 mm.

Solche Kraftmesser sind im Hande' mit einer Meßunsicherheit z.B.Such force gauges are available with a measurement uncertainty e.g.

von = - 0,2 7, bezogen auf den Endwert, erhältlich..from = - 0.2 7, based on the final value, available ..

Die z.B. an einer Präzisions-Feinme,unr angezeigten Einheiten werden durch eine mitgelieferte Eichkurve und Tabelle ausgewertet. Da die Eichkurve praktisch eine Serade ist, können auch alle Zwischenwerte einfach interpoliert werden.The units displayed on a precision fine meter, for example, are unr evaluated using a calibration curve and table provided. Because the calibration curve is practical is a serade, all intermediate values can also be simply interpolated.

Solche Kraftmeßvorrichtungen sowie die d2zug2hörigen Gelenkköpfe für die Einkoppelung der zu messenden Kraft sind in verschiedenen Ausführungsformen und insbesondere für verschiedene Meßbereiche erhältlich, so daß durch Auswechseln des Kraftmessers beispielsweise insgesamt ein Meßbereich von 50N bis O,lMNüberstrichen werden kann.Such force measuring devices as well as the d2zug2hörigen joint heads for the coupling of the force to be measured are in different embodiments and in particular available for different measuring ranges, so that by replacing of the dynamometer, for example, covers a total measuring range of 50N to 0.1MN can be.

Der in der Figur nur schematisch dargestellte Kraftmesser 3 ist über Stifte 3c in Langlochern 8a verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar gelagert und zwischen der oben im Gehäuse 8 angeordneten Prüfeinheit und einer unteren Verstelleinrichtung eingespannt.The dynamometer 3, shown only schematically in the figure, is over Pins 3c in elongated holes 8a secured against rotation, but mounted and axially displaceable between the test unit arranged at the top in the housing 8 and a lower adjustment device clamped.

Die obere Prüfeinheit nimmt die zu untersuchende Schraube 1 auf, wobei die Schraube 1 bei Bedarf auch außerhalb der Vorrichtung auf die Prüfung vorbereitet werden kann. Zu diesem Zweck ist die obere Stirnfläche c des Gehäuses 8 als Montagetisch ausgebildet, in dem eine öffnung 9a vorgesehen ist.The upper testing unit receives the screw 1 to be examined, whereby if necessary, the screw 1 is also prepared for the test outside the device can be. For this purpose, the upper end face c of the housing 8 is used as an assembly table formed, in which an opening 9a is provided.

In dieserUffnung 9a ist vorzugsweise ein herausnehmbarer Einsatz 4 verdrehsicher angebracht.In this opening 9a there is preferably a removable insert 4 secured against rotation.

Der Einsatz 4 ist mit einer zentralen, zylindrischen Bohrung 4a versehen, durch die der Schaft lb der Schraube 1 so geführt werden kann, daß die landung des Schaftes Ib nicht an der Bohrung 4a anliegt.The insert 4 is provided with a central, cylindrical bore 4a, through which the shaft lb of the screw 1 can be guided so that the landing of the Shank Ib does not bear against the bore 4a.

Auf dem Einsatz 4 liegt ein feststellbares Axiallager 7a auf, das ebenfalls mit einer Bohrung für die Durchführung des Schraubenschaftes 1b versehen ist.A lockable axial bearing 7a rests on the insert 4, which also provided with a hole for the passage of the screw shaft 1b is.

Zwischen dem fixierbaren Axiallager 7a und dem Kopf bzw. der obe aufliegenden Mutter la der Schraube 1 befindet sich schließlich noch eine Auflagescheibe 2, die ebenfalls eine Bohrung für die Durchführung des Schraubenschaftes lb aufweist.Between the fixable axial bearing 7a and the head or the top resting on it Mother la of the screw 1 is finally a support washer 2, which also has a hole for the implementation of the screw shaft lb.

Durch entsprechende Auswahl der Durchmesser der Bohrungen des Einsatzes 4, des fixierbaren Axiallagers 7a und der Auflagescheibe 2 lassen sich diese Teile unterschiedlichen Schaftdurchmessern und damit verschiedenen Schraubentypen anpassen. By appropriate selection of the diameter of the holes in the insert 4, the fixable axial bearing 7a and the support washer 2, these parts adapt to different shaft diameters and thus different screw types.

Die Auflagescheibe 2 kann in Abhängigkeit von der Art der durchzuführenden Prüfung ausgewechselt werden, wie im folgenden noch erläutert werden soll. The support plate 2 can be carried out depending on the type of Test can be exchanged, as will be explained in the following.

Die Vorbereitung der mit oder ohne Sicherungsmittel montierten Schrauben 1 kann mittels des herausnehmbaren Prüfeinsatzes 4 ausserhalb der eigentlichen Vorrichtung erfolgen, so daß die Vorrichtung nicht durch kiese Vobereitung blockiert wird. The preparation of the screws mounted with or without securing means 1 can by means of the removable test insert 4 outside of the actual device done so that the device is not blocked by gravel preparation.

I,ci Verwendung mehrerer Prüfeinsatzc 4 cinschlicßlich vcrscoiedencr Axiallager 7a und Auflagescheiben 2 lassen sich damit beträchtliche Zeiteinsparungen crreichen. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von Klebesicherungen, die eine bestimmte Polymerisationszeit benötigen. I, ci use of several test inserts 4 including each other Axial bearings 7a and support washers 2 can be used to save considerable time creach. This is especially true when using adhesive backups that have a require a certain polymerization time.

Das untere Ende des Schraubenschaftes lb ragt durch eine oeffnung 6a in einen Käfig 6. 1 diesen Käfig 6 st eine auswechselbare teer 5 verdrehsicher an9ebracht, deren Gewinde dem Gewinde der zu prüfenden Schraube 1 cntspricnt. The lower end of the screw shaft lb protrudes through an opening 6a in a cage 6. 1 this cage 6 st a replaceable tar 5 against rotation attached, the thread of which cntspricnt the thread of the screw to be tested 1.

Das Gewinde der Mutter 5 ist so angeordnet, daß bei der Einführung des Schraubenschaftes Ib in den Käfig 6 das Gewinde des Schraubenschaftes ib in das Gewinde der Mutter 5 eingeschraubt werden kann. The thread of the nut 5 is arranged so that upon introduction of the screw shaft Ib in the cage 6, the thread of the screw shaft ib in the thread of the nut 5 can be screwed in.

Während sich die Mutter 5 am oberen Ende des Käfigs 6 befindet, ist am unteren Ende des Käfigs 6 ein fixierbares, also feststellbares Axiallager 7b fest mit dem Käfig 6 verbunden. While the nut 5 is at the upper end of the cage 6 is at the lower end of the cage 6 a fixable, so fixable Thrust bearings 7b firmly connected to the cage 6.

Die obere Kraftfläche 3a des Kraftmessers 3 liegt auf dem Axiallager 7b auf.The upper force surface 3a of the force gauge 3 lies on the axial bearing 7b on.

Wie man in der Figur erkennen kann, befindet sich die Kraftfläche 3a am Ende eines Vorsprungs, der durch eine Oeffnung 6b in den Käfig 6 ragt, so daß sein Ende mit der Kraftfläche 3a auf dem fixierbaren Axiallager 7b liegt Der untere, tiefste Bereich des Kraftmessers 3 ist ebenfalls mit einem Vorsprung versehen, der durch eine Offnung 6'b in einen weiteren Käfig 6' ragt. Das Ende des Vorsprungs ist als untere Kraftfläche 3b ausgebildet, die an einem Axiallager 13 anliegt, das sich in dem Käfig 6' befindet.As you can see in the figure, there is the force surface 3a at the end of a projection which protrudes through an opening 6b into the cage 6, like this that its end lies with the force surface 3a on the fixable axial bearing 7b lower, deepest area of the dynamometer 3 is also provided with a projection, which protrudes through an opening 6'b into a further cage 6 '. The end of the ledge is designed as a lower force surface 3b, which rests on a thrust bearing 13 that is located in the cage 6 '.

Am unteren Ende des Käfigs 6' ist eine weitere Oeffnung 6'a vorgesehen, durch die das obere Ende 12a einer Verstellspindel 12 in. den Käfig 6' ragt und dort fest angebracht ist.Another opening 6'a is provided at the lower end of the cage 6 ', through which the upper end 12a of an adjusting spindle 12 protrudes into the cage 6 'and is firmly attached there.

In ihrem mittleren Bereich ist an der Verstellspindel 12 einstückig ein Schraubenkopf 12c zur Ausübung eines Drehmomentes auf die Verstellspindel 12 ausgebildet, während das untere Ende 12b der Verstellspindel 12 drehbar über ein Gewinde im Boden 11 des Gehäuses 8 gelagert ist.In its central area, the adjusting spindle 12 is in one piece a screw head 12c for exerting a torque on the adjusting spindle 12 formed, while the lower end 12b of the adjusting spindle 12 is rotatable via a Thread is mounted in the bottom 11 of the housing 8.

Bei einer Drehung der Verstellspindel 12 mittels Ausübung eines Drehmomentes über den Schraubenkopf 12c verschiebt sich also die Verstellspindel in ihrer Längsrichtung nach oben oder nach unten, wodurch ebenfalls eine Vorspannung auf die Schraube 1 aufgebracht werden kann.When the adjusting spindle 12 is rotated by exerting a torque The adjusting spindle is thus displaced in its longitudinal direction via the screw head 12c up or down, which also creates a preload the screw 1 can be applied.

Je nach Bedarf kann die Verstellspindel 12 sowohl manuell als auch maschinell bedient werden. Dieses Drehmoment ist in der Figur durch den Pfeil 15 angedeutet.Depending on requirements, the adjusting spindle 12 can be both manual and can be operated by machine. This torque is indicated by arrow 15 in the figure indicated.

Das durch den Pfeil 14 angedeutete Drehmoment auf den Schraubenkopf la kann bei manueller Bedienung mittels eines geeichten Drehmomentschlüssels oder bei maschineller Bedienung über Getriebe mit Drehmomentanzeige aufgebracht werden.The torque indicated by the arrow 14 on the screw head la can be operated manually using a calibrated torque wrench or in the case of machine operation via a gearbox with a torque display.

Im folgenden sollen verschiedene Einsatzmöglichkeiten dieser Vorrichtung erläutert werden, wobei zunächst die Ermittlung der verschiedenen, oben erwähnten Reibwerte beschrieben werden soll.The following are various possible uses of this device will be explained, whereby first the determination of the various above-mentioned Coefficients of friction should be described.

Zur Ermittlung des Gesamtreibwertes ges werden zunächst die Axiallager 7a und 7b fixiert. Weiterhin wird die Schraube 1 durch die Bohrungen der Auflagescheibe 2, des Axiallagers 7a und des Prüfeinsatzes 4 geführt. Dieser Arbeitsgang kann auch getrennt von der Vorrichtung durchgeführt werden.To determine the total coefficient of friction tot, the axial bearings 7a and 7b fixed. Furthermore, the screw 1 is through the holes in the support washer 2, the axial bearing 7a and the test insert 4 out. This operation can also be carried out separately from the device.

Schließlich wird die Schraube 1 somit in das im Käfig 6 fixierte Gewinde der Mutter 5 eingeschraubt, daß der Schraubenkopf la auf der Auflagescheibe 2 aufliegt. Damit ist die erforderliche Kraftschlüssigkeit für die Prüfung erreicht.Finally, the screw 1 is thus in the thread fixed in the cage 6 the nut 5 is screwed in that the screw head la rests on the support washer 2. The necessary force fit for the test is thus achieved.

Bei der Durchführung der eigentlichen Prüfung wird die Schraube 1 mit einem kontrollierten Drehmoment 14 angezogen.When performing the actual test, screw 1 tightened with a controlled torque 14.

Dabei zeigt der Kraftmesser 3 die erreichte Vorspannkraft FV in Abhängigkeit von dem Anziehdrehmoment hIAan. Aus den ermittelten Werten für die Vorspannkraft FV und das Anziehdrehmoment MA sowie den bekannten Werten der Schraube kann dann der Gesamtreibwert zuges aus den Formeln berechnet werden, die dem Beiblatt 1 entnommen werden können. Dort ist auch eine Beispielsrechnung für eine bestimmte Schraube angegeben.The dynamometer 3 shows the pretensioning force FV achieved as a function from the tightening torque hIAan. From the values determined for the preload force FV and the tightening torque MA as well as the known values of the screw can then the total coefficient of friction is calculated from the formulas will the can be found on supplement 1. There is also a sample calculation for specified a specific screw.

Soll zu einem bestimmten Zeitpunkt der Prüfung, also auch während des Anziehens der Schraube 1, die Gewindereibung pGew bestimmt werden, so muß der Einfluß der Kopfreibung K auf die Gesamtreibung ausgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird das fixierte Axiallager 7a gelöst, so daß sich dieses Lager und damit auch die Auflagescheibe 2 mit dem Schraubenkopf la drehen können. Die noch verieibende Wälzkörperreibung ist so klein, daß sie für die Praxis vernachlässigbar ist.Should be at a certain point in time of the exam, i.e. also during of tightening the screw 1, the thread friction pGew must be determined, then the Influence of the head friction K on the overall friction can be eliminated. To this Purpose, the fixed thrust bearing 7a is released, so that this bearing and thus can also rotate the support plate 2 with the screw head la. The one still missing Rolling element friction is so small that it is negligible in practice.

Da das Axiallager 7b fixiert bleibt, wird die am Kraftmesser 3 bestimmte Vorspannung Fy von der Gewindereibung beefnflußt, so daß der Gewindereibwert pGe aus den Werten für die Vorspannung Fy und das Anziehdrehmoment MA mittels der Formeln bestimmt werden kann, die dem Beiblatt 2 entnommen werden können. Auch hier ist wieder eine Beisp elsrechnung für einen bestimmten Schraubentyp angegeben.Since the axial bearing 7b remains fixed, the one determined on the dynamometer 3 is determined The preload Fy is influenced by the thread friction, so that the thread friction value pGe from the values for the preload Fy and the tightening torque MA using the formulas can be determined, which can be found in supplement 2. Here too is again an example calculation for a certain screw type is given.

Soll zu einem beliebigen Zeitpunkt der Prüfung die Kopfreibung bestimmt werden, so muß die Gewindereibung ausgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird das fixierte Axiallager 7b gelöst, so daß sich bei der Drehung des Schaftes 1b die Mutter 5 und damit auch der Käfig 6 mitdrehen können.Should determine the head friction at any point in time of the test the thread friction must be switched off. For this purpose, the fixed thrust bearings 7b released, so that when the shaft 1b rotates, the nut 5 and thus also the cage 6 can rotate.

Da das Axiallager 7a fixiert bleibt, verursacht die von dem Kraftmesser 3 angezeigte Vorspannung FV in diesem Fall das Kopfreibmoment (MK), so daß der Kopfreibwert pK aus den gemessenen Werten für die Vorspannung FV und das Anziehdrehmoment MA (=MK) aus den Formeln berechnet werden kann, die dem Beiblatt 3 entnommen werden können. Dort ist auch eine Beispielsrechnung für eine bestimmte Schraube angegeben.Since the thrust bearing 7a remains fixed, caused by the dynamometer 3 indicated bias voltage FV in this case the head friction torque (MK), so that the head friction pK from the measured values for the preload FV and the tightening torque MA (= MK) can be calculated from the formulas that can be found on supplement 3 can. An example calculation for a specific screw is also given there.

Wird vom Beginn der Prüfung an nur das Axiallager 7b fixiert, so erfolgt bereits die Montage ohne Kopfreibung. d.h. es wird nur die Gewindereibung auf die oben erwähnte Weise ermittelt. Zu jedem Zeitpunkt der Prüfung kann jedoch die Kopfreibung wieder zugeschaltet werden, um bei Bedarf auch zusätzlich noch die Gesamtreibung zu berechnen.If only the axial bearing 7b is fixed from the start of the test, this takes place assembly without head friction. i.e. only the thread friction on the determined above-mentioned way. At any point during the test, however, head friction can occur can be switched on again to also control the overall friction if required to calculate.

Wenn auf die oben erw«hnte Weise die Kraftschlüssigkeit für die Prüfung erreicht wird, bei welcher der Schraubenkopf la auf der auswechselbaren Auflagescheibe 2 aufliegt, so kann auf die Verstellspindel 12 ein Drehmoment 15 ausgeübt werden, wodurch diese gedreht und damit in ihrer Längsrichtung verschoben wird. Auf diese Weise läßt sich eine Vorspannkraft erzeugen, obwohl die Schraube 1 und das Gewinde der Mutter 5 stationär bleiben. Nun kann auf die oben beschriebene Weise während einer beliebigen, von der Drehung der Verstellspindel 12 abhängenden Vorspannung Fy der momentane Gewindereibwert pGew oder der momentane Kopfreibwert pK oder der Gesamtreibwert ges ohne vorangegangene Montagebeanspruchung von Gewinde und Kopfauflage ermittelt werden.If in the way mentioned above the force fit for the test is achieved in which the screw head la on the replaceable support washer 2 rests, a torque 15 can be exerted on the adjusting spindle 12, whereby it is rotated and thus shifted in its longitudinal direction. To this A pretensioning force can be generated even though the screw 1 and the thread the mother 5 remain stationary. Now you can while in the manner described above any preload that depends on the rotation of the adjusting spindle 12 Fy the current thread friction value pGew or the current head friction value pK or the Total coefficient of friction tot without previous assembly stress on thread and head support be determined.

Weiterhin können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ohne und mit Vorspannung eingesetzte mechanische oder stoffschlüssige Sicherungen, z.B. Klebesicherungen, hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Kopf- und Gewindereibung, Losdreh-(bei mechanischer Sicherung) und Losbrechmoment (bei Klebesicherung) geprüft werden.Furthermore, with the device according to the invention without and Mechanical or cohesive securing devices used with pre-tensioning, e.g. adhesive securing devices, with regard to their effects on head and thread friction, loosening (with mechanical Fuse) and breakaway torque (with adhesive fuse) must be checked.

Es gibt bekanntlich auch Eich-Schrauben sowie Muttern mit zugehörigem Gewinde. Solche qualitativ hochwertigen, gehärteten und geschmierten Elemente zeichnen sich durch einen definierten Oberflächenzustand und einen gewährleisteten Gewindereibwert aus.As is well known, there are also calibration screws and nuts with associated ones Thread. Draw such high-quality, hardened and lubricated elements through a defined surface condition and a guaranteed thread friction value the end.

Wird als Prüfschraube 1 eine solche Eichschraube sowie eine Mutter 5 mit zugehörigem Gewinde eingesetzt und die Nopfreibung z. B. durch Auswahl eines geeigneten Materials für die Auflagescheibe 2 ausgeschaltet, so kann aus dc bekannten Gewindereibwert pOew und der ermittelten Vorspannung FV jederzeit das Anziedrehmoment MA aus der Bestiintnungsgleichung errechnet werden, die im Beiblatt 2 und Beiblatt 3 angegeben ist. Auf diese Weise ist eine Eichung, beispielsweise von Drehmomentschlüsseln, möglich.If the test screw 1 is such a calibration screw and a nut 5 used with the associated thread and the Nopfreib z. B. by selecting one suitable material for the support plate 2 switched off, it can be known from dc Thread friction value pOew and the determined preload FV the tightening torque at any time MA can be calculated from the determination equation in Supplement 2 and Supplement 3 is specified. In this way, a calibration, for example of torque wrenches, possible.

Und schließlich können durch Verwendung eines zusätzlichen Regelantriebs für die Verstellspindel 12 unterschiedliche Flanschsteifigkeiten bei konstantem Anziehdrehmoment MA simuliert werden.And finally, by using an additional variable speed drive for the adjusting spindle 12 different flange stiffnesses at constant Tightening torque MA can be simulated.

Errechnung des Gesamtreibwertes Uges Die allgemeine Bestimmungsgleichung lautet: 2. Vorausgesetzt, daß Damit Damit errechnet sich Darin bedeuten: MA = Anziehdrehmoment (cnkp) Fv = Uorspannkraft (kp) P = Gewindesteigung (cm) nach JSO da = Flanken-# des Bolzengewindes (cm) Wirkungsradius der Kopfreibung entsprechend worin Da = Kcpf- (entsprechend 0,9 Schlüsselweite bei 6-kt-Kopfschrauben) D; = Durchgangsloch-4.Bespiel für Schraube M 10 (nach DIN 933) mit P = 0,15 cm, d2 = O, 90 26 cm, D« = 1,7 cm und D; = 1,1 cn: Errechnung des Gewindereibwerts ;tw Die allgemeine Bestimmungsleichung lautet: entsprechend: MA = Msteigung + MGewinde + M kopf 2.Wenn MKopf = 0 (wegen Axiallager unter Kopf), so wird MA = FV'(O,159.P)+ FV .µGew. (C,578.d2) 3.Somit ergibt sich Darin bedeuten: MA= Anziehdrehmoment (cmkp) Fv = Vorspannkraft (kp) P = Gewindesteigung (cm) nach JSO da = Flanken- dos Bolzengewindes (cm) Beispiel für Schraube M 10 (nach DIN 933) mit P = 0,15 cm und da = 0,9026 cm: MA - FV.0,0238 µGew = Fv.0,5217 Errechnung des Kopfreibwerts UK 1. Im vorliegenden Fall entfallen aus der allgemeinen Bestimmungsgleichung (siehe Beiblatt 1 und 2) sowohl die Momentenanteile MSteigung als auch MGewinde. Damit ist MA= MKopf 2. Somit wird DKm MA=Fv.µK.(2) kann ist Darin bedeuten: MA = Anziehdrehmoment (cmkp) Fv = Vorspannkraft (kp) Wirkungsradius der Kopfreibung entsprechend worin Da = Kopf- (entsprechend 0,9s5chlüsselweite bei 6-kt-Kopfschraube) D; = Durchgangsloch.% 8eispiel für Schraube M 10 (nach DIN 933) mit Dα = 1,7 cm und D; = 1,1 cm: r = MA Fv.O,7107 L e e r s~e i t eCalculation of the total coefficient of friction Uges The general equation is: 2. Provided that So that is calculated This means: MA = tightening torque (cnkp) Fv = pre-tensioning force (kp) P = thread pitch (cm) according to JSO da = flank # of the bolt thread (cm) Effective radius corresponding to the head friction where Da = Kcpf- (corresponding to 0.9 wrench size for hexagon head screws) D; = Through-hole 4th example for screw M 10 (according to DIN 933) with P = 0.15 cm, d2 = 0. 90 26 cm, D «= 1.7 cm and D; = 1.1 cn: Calculation of the thread friction value; tw The general equation is: accordingly: MA = M pitch + M thread + M head 2. If M head = 0 (because of the axial bearing under the head), then MA = FV '(O, 159.P) + FV .µGew. (C, 578.d2) 3. This results This means: MA = tightening torque (cmkp) Fv = preload force (kp) P = thread pitch (cm) according to JSO da = flank dosing bolt thread (cm) Example for screw M 10 (according to DIN 933) with P = 0.15 cm and da = 0.9026 cm: MA - FV.0.0238 µGew = Fv.0.5217 Calculation of the head friction coefficient UK 1. In the present case, the general equation (see supplementary sheet 1 and 2) omits both the torque components MS slope and M thread. Thus MA = MKhead 2. Thus DKm MA = Fv.µK. (2) can is This means: MA = tightening torque (cmkp) Fv = preload force (kp) Effective radius corresponding to the head friction where Da = head (corresponding to 0.9s5 wrench size for hexagon head screw) D; = Through hole.% 8 Example for screw M 10 (according to DIN 933) with Dα = 1.7 cm and D; = 1.1 cm: r = MA Fv.O, 7107 L eersite

Claims (23)

Vorrichtung zur statischen Prüfung von Schrauben Patentansprüche Vorrichtung zur Prüfung einer in eine Mutter eingeschraubten Schraube oder eines Gewindebolzens, dessen oberer Abschluß auch durch eine Mutter gewährleistet werden kann, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (8), eine in der Bodenplatte (11) des Gehäuses gelagerte Verstellspindel (12), einen mit der Verstellspindel verbundenen Käfig (6'), der im oberen Teil ein Axiallager (13) aufweist, eine Kraftmeßvorrichtung (3), die mit dem Axiallager (13) und einem in einem oberen Käfig () angeordneten Axiallager (7b) verbunden ist, eine im oberen Teil des Käfigs (6) verdrehsicher fixierte Mutter (5) und einen in der oberen Stirnfläche (9) des Gehäuses verdrehsicher angeordneten Einsatz (4), der mit einer Bohrung für die Durchführung des Schaftes der zu prüfenden Schraube versehen ist.Device for static testing of screws Patent claims Device for testing a screw screwed into a nut or a threaded bolt, whose upper end can also be guaranteed by a nut, marked by a housing (8), an adjusting spindle mounted in the base plate (11) of the housing (12), a cage (6 ') connected to the adjusting spindle, the upper part of which is a Has axial bearing (13), a force measuring device (3) with the thrust bearing (13) and a thrust bearing (7b) arranged in an upper cage () is connected, a nut fixed against rotation in the upper part of the cage (6) (5) and one in the upper end face (9) of the housing arranged so that it cannot rotate Insert (4) with a hole for the implementation of the shaft to be tested Screw is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung (3) eine Druck- und Zugkraftmeßvorrichtung ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the force measuring device (3) is a compression and tensile force measuring device. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die Kraftmeßvorrichtung (3) ein Ringkraftmesser, ein Dehn- und Stauchelement mit DehnungmeBstreifen oder mechaniscner oder optischer Dehnungsmessung, eine hydraulische KraftmeBdose oder elektrische Kraftmeßdose ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that. the force measuring device (3) a ring dynamometer, an expansion and compression element with strain gauges or mechanical or optical strain measurement, a hydraulic load cell or electrical load cell is. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung (3) zwischen der Stirnfläche der Schraube (1) und dem Widerlager (13, 6', 12) angeordnet ist. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the force measuring device (3) between the end face of the screw (1) and the Abutment (13, 6 ', 12) is arranged. 5. Vorrichtung nach einem der Anstriche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung (3) auswechselbar ist. 5. Device according to one of the paints 1 to 4, characterized in that that the force measuring device (3) is replaceable. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung (3) in Längsrichtung der Schraube (1) verschiebbar, jedoch verdrehsicher angeordnet ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the force measuring device (3) is displaceable in the longitudinal direction of the screw (1), however, it is arranged so that it cannot rotate. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kraftfläche (3a) der Kraftmeßvorrichtung (3) auf dem Axiallager (7b) aufliegt. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the upper force surface (3a) of the force measuring device (3) on the thrust bearing (7b) rests. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kraftfiäche (3b) der Kraftmeßvorrichtung (3) an dem Axiallager (13) anliegt.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the lower force surface (3b) of the force measuring device (3) on the axial bearing (13) is present. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (4) auswechselbar ist.9. Apparatus according to claim 1, characterized in that the insert (4) is interchangeable. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das fixierbare Axiallager (7b) zwischen der Stirnfläche der Schraube (1) und der Kraftmeßvorrichtung (3) angeordnet ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the fixable axial bearing (7b) between the end face of the screw (1) and the force measuring device (3) is arranged. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das fixierbare Axiallager (7b) fest im Käfig (6) angebracht ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the fixable axial bearing (7b) is firmly attached in the cage (6). 12. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich unter dem Kopf (la) der Schraube (1) eine Auflagescheibe (2) befindet.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that that under the head (la) of the screw (1) there is a support washer (2). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagescheibe (2) auswechselbar ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the Support washer (2) is replaceable. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagescheibe (2) auf einem fixierbaren Axiallager (7a) angeordnet ist.14. Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that that the support disc (2) is arranged on a fixable axial bearing (7a). 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagescheibe (2) und das fixierbare Axiallager (7a) auf dem Einsatz (4) anbringbar sind.15. The device according to claim 14, characterized in that the Support washer (2) and the fixable axial bearing (7a) can be attached to the insert (4) are. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnfläche (6a) des Käfigs (6), der Einsatz (4), das Axiallager (7a) und die Auflagescheibe (2) eine Bohrung für die Durchführung des Schaftes (lb) der zu prüfenden Schraube (1) aufweisen.16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that that the upper end face (6a) of the cage (6), the insert (4), the axial bearing (7a) and the support washer (2) has a hole for the implementation of the shaft (lb) of the have to be tested screw (1). 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager (13) und das obere Ende (12a) der Verstellspindel (12) in dem Käfig (6') angeordnet sind.17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that that the axial bearing (13) and the upper end (12a) of the adjusting spindle (12) in the Cage (6 ') are arranged. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (12b) der Verstellspindel (12). im Boden (11) des Gehäuses (8) gelagert ist.18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that that the lower end (12b) of the adjusting spindle (12). in the bottom (11) of the housing (8) is stored. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) Zylinderform hat.19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that that the housing (8) has a cylindrical shape. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Gehäuses (8) Bedienungs- und Sichtöffnungen (10) vorgesehen sind.20. Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that that in the side wall of the housing (8) operating and viewing openings (10) are provided are. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Gehäuses (8) Langlöcher (8a) vorgesehen sind, in denen an der Kraftmeßvorrichtung (3) befestigte Stifte (3c) geführt werden.21. Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that that in the side wall of the housing (8) elongated holes (8a) are provided in which pins (3c) attached to the force measuring device (3) are guided. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnfläche (9) des Gehäuses (8) abnehmbar ist.22. Device according to one of claims 1 to 21, characterized in that that the upper end face (9) of the housing (8) is removable. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Uffnung (9a) in der Stirnfläche (9) des Gehäuses mindestens so groß ist, daß die Käfige (6, 6') und die Kraftmeßvorrichtung (3) hindurchführbar sind.23. Device according to one of claims 1 to 22, characterized in that that the opening (9a) in the end face (9) of the housing is at least as large as that the cages (6, 6 ') and the force measuring device (3) can be passed through.